Степень устойчивости метастабильных систем

Степень устойчивости разных состояний в физико-химических системах может быть весьма различной. Состояния, отвечающие небольшой относительной устойчивости, называются ме-тастабильными. Обычными примерами метастабильных состояний могут служить состояния пересыщенного пара, пересыщенного раствора, переохлажденной жидкости и т. д. Переход в более устойчивые состояния может быть вызван в этих системах весьма слабыми воздействиями. Так, можно вызвать кристаллизацию растворенного вещества из пересыщенного раствора, внеся небольшой кристаллик растворенного вещества. [c.226]

Остановимся на условиях образования новой фазы. Как уже указывалось, новая фаза образуется в пересыщенных системах. Осторожно приводя систему к пересыщению, можно добиться того, что при определенной степени пересыщения новая фаза не возникает. О таких системах говорят, что они находятся в метастабильном состоянии, т. е. устойчивы к очень малым воздействиям и претерпевают необратимые изменения при более значительных изменениях параметров. [c.16]

Надо полагать, что в таблице представлены все устойчивые окислы металлов. В табл. 2 включены и некоторые метастабиль-ные окислы, которые наблюдались в виде поверхностных слоев или образование которых вероятно из-за малой положительной величины энергии их образования. В этой же таблице указаны те гидроокиси, для которых известны хотя бы отдельные сведения. В табл. 3 приведен довольно полный перечень нитридов, хотя системы металл — нитрид изучены еще не полностью. В нее же включены некоторые метастабильные нитриды, хотя при отсутствии сведений о теплоте их образования трудно судить, в какой степени их следует учитывать. [c.20]

Согласно теории зарождения газовой фазы, разработанной Гиббсом, всякая метастабильная фаза абсолютно устойчива, поскольку она находится в потенциальной яме [1]. Однако с точки зрения флуктуационной теории такая система не является абсолютно устойчивой, так как в результате флуктуации могут возникать зародыши. При этом образовавшийся зародыш дает начало росту новой фазы только в том случае, когда размеры его больше критических при данной степени пересыщения среды [4, 5]. [c.20]

Верхняя граница метастабильности представляет границу предельных пересыщений при данных температурах. Площадь между границей метастабильности и линией растворимости представляет зону пересыщенных растворов. Концентрации вещества в таких растворах превышают растворимость, но эти растворы, находясь в стадии так называемой скрытой кристаллизации, являются относительно устойчивыми и широко распространены в гидрогеохимических системах. Степень пересыщения характеризуется коэффициентом пересыщения 7 = с/ср (где с — концентрация вещества в растворе Ср - растворимость при данной температуре). Коэффициент пересыщения подземных вод отдельными солями может достигать и-1000. Степень пересыщения зависит от свойств данного вешества и особенностей раствора. [c.63]

Степень устойчивости системы в Jмeтa тaбильнoм состоянии характеризуется двумя величинами шириной метастабильной зоны и временем пребывания в неравновесном состоянии без видимых изменений. Ширина метастабильной зоны представляет собой разность между предельной концентрацией, выше которой сразу же начинается спонтанная кристаллизация, и равновесной концентрацией, т. е. растворимостью. Что же касается времени устойчивости, оно зависит, кроме всего прочего, от степени пересыщения раствора в рамках метастабильной зоны. Чем ближе пересыщение к предельному, тем короче время и, наоборот, чем ближе оно к тому, которое разграничивает первую и вторую области метастабильной зоны, тем оно больше. При пересыщениях, отвечающих первой области метастабильной зоны (см. рис. 1-1), спонтанная кристаллизация практически исключается и раствор может находиться в метастабильном состоянии неограниченное время, разумеется, если на него не действуют другие, способствующие кристаллизации факторы различного рода поля, затравка, перемешивание и т. д. [c.21]

Приведенные данные относятся к бинарной системе. В то же время представляет интерес изучение степени устойчивости растворов в присутствии различных добавок. В частности, имеется в виду влияние на ширину метастабильной зоны примеси хлористого натрия. Результаты исследования зависимости АГ п, от содержания Na l приведены в табл. XI,2 [4]. [c.220]

Критические состояния ранее были показаны на рис. 1.2 и 1.3. Уже по диаграммам можно видеть, что критическое состояние соответствует слиянию областей стабильного, метастабильного и лабильного равновесий. В критической фазе сходятся обе границы устойчивости — граница устойчивости относительно непрерывных изменений (спинодаль) и граница устойчивости относительно образования новых фаз макроскопических размеров (бинодаль). Соответственно, при подсчете числа степеней свободы по правилу фаз критическую фазу следует считать троекратно. Тогда, и это в согласии с опытом, критическое состояние в однокомпонентной системе является нонвариантным (критическая точка), в двухкомпонентной системе — моновариантным. Вообще, я-компонентная критическая фаза способна к п — 1 независимым изменениям, совместимым с критическим состоянием. [c.21]

На устойчивость некоторых метастабильных растворов оказывают влияние механические, электрические (разряд) и другие факторы. Зависимость устойчивости пересыщенных растворов от многих факторов приводит к тому, что разграничительная линия между метастабильной и лабильной областями обычно не может быть четко определена. На эту линию, как правило, влияют примеси, наличие которых в промышленной практике трудно проконтролировать. Лабильные растворы при малейших возмущениях среды образуют кристаллические зародыши, и поэтому целенаправленно регулировать процесс практически невозможно. Таким образом, управляемое вьфащивание кристаллов возможно только из метастабильных растворов (см. 17.2.3). Движущей силой процесса является пересыщение ст, определяемое как разность между концентрацией целевого компонента в несущей среде и равновесной концентрацией с, которая главным образом зависит от Г, т. е. а = с—с (Т). Пересыщение характеризует степень отклонения системы от равновесного состояния. Поскольку на практике часто создают пересыщение за счет изменения температуры раствора, то степень отклонения от равновесия можно характеризовать также величиной переохлаждения , т. е. разностью между температурой насыщеш1я f и текущей температурой кристаллизации Т. Связь пересыщения с переохлаждением АТ - Т —Т дается формулой [c.30]

Иногда пытаются раз личать устойчивое и метастабильное состояния по степен и устойчивости системы при выходе из интервала скорости роста кристаллов, определенного условием [c.176]

Существенно, что с физико-химической точки зрения все эти понятия несут различную информационную нагрузку. Так, согласно [110], система компонентов может быть определена целым рядом термодинамических и кинетических характеристик. Обязательными среди них являются диаграммы фазового и физического состояния парциальные коэффициенты самодиффузии компонентов в растворах термодинамические параметры смещения компонентов и состояния межфазной поверхности. Охарак-теризовывая же материалы и композиции, следует говорить о конкретной надмолекулярной и фазовой структуре, кинетической устойчивости данной структурной организации. Главная особенность системы компонентов состоит в том, что они определяют ее термодинамически равновесное состояние, тогда как в характеристиках композиций и материала заключена в больш.ей степени информация о метастабильном состоянии системы, т. е. их удаленности от термодинамического равновесия. Поэтому понятие система компонентов , так -как она определена выше, несет в себе информацию о тенденциях в изменении структуры, фазового состояния и свойств материала и композиции. [c.251]

При В I энергия системы начинает существенно уменьшаться из-за взаимодействия различных участков мегкфазной поверхности. При дальнейшем отклонении от точки равновесия фаз критический кристалл начинает расплываться , что отвечает потери метастабильной устойчивости исходной фазы [25, 26]. Наличие дополнительных степеней свободы, допускаемых по сравнению с классическим рассмотрением, позволяет системе выбрать энергетически более оптимальный путь развития, что схематически иллюстрирует рис. 6 [341, где в качестве параметров развития выбраны размер кристалла и значение ф в его центре [c.351]